在推動(dòng)以氧化石墨烯為載體的新藥進(jìn)入臨床試驗(yàn)前，勢(shì)必會(huì)面臨諸多挑戰(zhàn)：（1）優(yōu)化氧化石墨烯的制備方法及生產(chǎn)工藝，使其具有可重復(fù)性，并能精確控制氧化石墨烯的尺寸和質(zhì)量；（2）比較好使用劑量的摸索，找到以氧化石墨烯為載體的***療效和毒性之間的平衡點(diǎn)；（3）其他表面修飾劑的開發(fā)，需具有良好生物相容性且修飾后的氧化石墨烯能在短時(shí)間內(nèi)被生物體***；（4）毒理學(xué)方法的進(jìn)一步規(guī)范，系統(tǒng)闡明以氧化石墨烯為載體***的潛在毒性；（5）體內(nèi)外模型的建立，***評(píng)價(jià)氧化石墨烯***的生物相容性，使其能更好地轉(zhuǎn)化到臨床。此外，以氧化石墨烯為載體的***在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用時(shí)，還需考慮到對(duì)人體和環(huán)境的不利影響，是否可能導(dǎo)致潛在的人體暴露和環(huán)境污染問(wèn)題，這些有待于進(jìn)一步研究。氧化石墨烯是有著非凡價(jià)值的新材料，將會(huì)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮舉足輕重的作用。修復(fù)石墨烯片層上的缺陷，可以提高石墨烯微片的碳含量和在導(dǎo)電、導(dǎo)熱等方面的性能。多層氧化石墨技術(shù)

目前醫(yī)學(xué)界面臨的一個(gè)棘手的難題是對(duì)大面積骨組織缺損的修復(fù)。其中，干細(xì)胞***可能是一種很有前途的解決方案，但是在干細(xì)胞的移植過(guò)程中，需要可促進(jìn)和增強(qiáng)細(xì)胞成活、附著、遷移和分化并有著良好生物相容性的支架材料。研究已表明氧化石墨烯（GO）具有良好的生物相容性及較低的細(xì)胞毒性，可促進(jìn)成纖維細(xì)胞、成骨細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymalstemcells，MSC）的增殖和分化[82]，同時(shí)GO還可以促進(jìn)多種干細(xì)胞的附著和生長(zhǎng)，增強(qiáng)其成骨分化的能力[83-84]。因此受到骨組織再生領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域研究人員的關(guān)注，成為組織工程研究中一種很有潛力的支架材料。GO不僅可以單獨(dú)作為干細(xì)胞的載體材料，還可以加入到現(xiàn)有的支架材料中，GO不僅可以加強(qiáng)支架材料的生物活性，同時(shí)還可以改善支架材料的空隙結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能，包括抗壓強(qiáng)度和抗曲強(qiáng)度。GO表面積及粗糙度較大，適合MSC的附著和增殖，從而可促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化，而這種作用程度與支架中加入GO的比例成正比。合成氧化石墨導(dǎo)熱氧化石墨烯的表面官能團(tuán)與水中的金屬離子反應(yīng)形成復(fù)雜的絡(luò)合物。

GO作為一種新型的藥物載體材料，以其良好的生物相容性、較高的載藥率、靶向給藥等方面得到廣泛的關(guān)注。GO作為遞送藥物的載體，它不僅可以負(fù)載小分子藥物，也可以與抗體、DNA、蛋白質(zhì)等大分子結(jié)合，如圖7.2所示。普通的有機(jī)藥物很多都含有π結(jié)構(gòu)，而這些藥物的水溶性都非常差，而GO具有較好的親水性，因此可以借助分散性較好的GO基材料來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，即將上述藥物負(fù)載到GO基材料上，形成GO-藥物混合物材料。這對(duì)改善難溶***物的水溶性，降低藥物不良反應(yīng)以及提高藥物穩(wěn)定性和生物利用度等方面有非常重要的研究意義。

氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能團(tuán)含有孤對(duì)電子，可作為配位體與具有空的價(jià)電子軌道的金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成不溶于水的絡(luò)合物，從而有效去除溶液中的金屬離子。Madadrang等45制得乙二胺四乙酸/氧化石墨烯復(fù)合材料（EDTA-GO），通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)其對(duì)金屬離子的吸附機(jī)制主要為絡(luò)合反應(yīng)，即氧化石墨烯的表面官能團(tuán)與水中的金屬離子反應(yīng)形成復(fù)雜的絡(luò)合物，具體過(guò)程如圖8.7所示，由于形成的絡(luò)合物不溶于水，可通過(guò)沉淀等作用分離去除水中的金屬離子。松散的氧化石墨分散在堿性溶液中形成類似石墨烯結(jié)構(gòu)的單原子厚度的片段。

解決GO在不同介質(zhì)中的解理和分散等問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)GO廣泛應(yīng)用的重要前提。此外，不同的應(yīng)用體系往往要不同的功能體現(xiàn)和界面結(jié)合等特征，故而要經(jīng)常對(duì)GO表面進(jìn)行修飾改性。GO本身含有豐富的含氧官能團(tuán)，也可在GO表面引入其他功能基團(tuán)，或者利用GO之間和GO與其它物質(zhì)間的共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵作用進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)接枝其他官能團(tuán)。由于GO結(jié)構(gòu)的不確定性，以上均屬于一大類復(fù)雜的GO化學(xué)，導(dǎo)致采用化學(xué)方式對(duì)GO進(jìn)行修飾與改性機(jī)理復(fù)雜化，很難得到結(jié)構(gòu)單一的產(chǎn)品。盡管面臨諸多難以解釋清楚的問(wèn)題，但是對(duì)GO復(fù)合材料優(yōu)異性能的期望使得非常必要總結(jié)對(duì)GO進(jìn)行修飾改性的常用方法和技術(shù)，同時(shí)也是氧化石墨烯相關(guān)材料應(yīng)用能否實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可控規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵。碳基填料可以提高聚合物的熱導(dǎo)率，但無(wú)法像提高導(dǎo)電性那么明顯，甚至低于有效介質(zhì)理論。氧化石墨常見問(wèn)題

GO成為制作傳感器極好的基本材料。多層氧化石墨技術(shù)

由于GO表面具有較高的親和力，蛋白質(zhì)可以吸附在GO表面，因此在生物液體中可以通過(guò)蛋白質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)GO與細(xì)胞膜的相互作用。如，血液中存在著大量的血清蛋白，可能會(huì)潛在的影響GO的毒性。Ge與其合作者[16]利用電子顯微鏡技術(shù)就觀察到牛血清蛋白可以降低GO對(duì)細(xì)胞膜的滲透性，抑制了GO對(duì)細(xì)胞膜的破壞，同時(shí)降低了GO的細(xì)胞毒性。基于分子動(dòng)力學(xué)研究分析，他們推斷可能是由于GO-蛋白質(zhì)之間的作用削弱了GO-磷脂之間的相互作用。與此同時(shí)，GO對(duì)人血清蛋白的影響也被其他科研工作者所發(fā)現(xiàn)，特別是他們觀察到了GO可以抑制人血清蛋白與膽紅素之間的作用。因此，GO與血清蛋白之間是相互影響的。多層氧化石墨技術(shù)